[發(fā)明專利]動力產(chǎn)生裝置及其運轉方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410050572.0
• 申請日: 2014-02-14
• 公開（公告）號: CN103993921B
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發(fā)明（設計）人: 藤岡完;宇波厚;和泉孝明
• 申請（專利權）人: 阿耐思特巖田株式會社
• 主分類號: F01K25/10
• 分類號: F01K25/10
• 代理公司: 中國國際貿(mào)易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 張斯盾

技術領域

本發(fā)明涉及利用溫泉熱、地熱等熱源，通過蘭金循環(huán)進行發(fā)電等的動力產(chǎn)生裝置及其運轉方法。

背景技術

近年，節(jié)能意向得到傳播，可再生能量特別措置法成立等小型發(fā)電的需求和市場擴大。在該趨勢中，使用低沸點的工作媒質(zhì)，即使是從溫泉得到的熱源、發(fā)動機排熱、工廠排熱、太陽熱等100℃以下的低溫熱源也能夠利用的二元發(fā)電系統(tǒng)受到矚目。二元發(fā)電系統(tǒng)由于作為熱循環(huán)構成蘭金循環(huán)，所以，需要使工作媒質(zhì)蒸發(fā)的溫熱源和使蒸發(fā)了的工作媒質(zhì)冷凝的冷熱源。

作為冷熱源，使用地下水、自來水、河川水等，作為冷卻裝置使用冷卻塔、冷卻器等。尤其是使用了HFC245fa等低沸點的有機工作媒質(zhì)的有機二元（オーガニックバイナリー）發(fā)電通過利用沸點低的有機工作媒質(zhì)的蒸發(fā)和冷凝的特性，作為可利用更低溫的熱源的劃時代的發(fā)電方式得到矚目。

圖5表示以往的一般的二元發(fā)電裝置100。在圖5中，在工作媒質(zhì)流轉的閉環(huán)的流轉路102上設置蒸發(fā)器104、膨脹機106和冷凝器110。膨脹機106經(jīng)驅動軸與發(fā)電機108連接。工作媒質(zhì)w在蒸發(fā)器104與熱媒質(zhì)h進行熱交換，從該熱媒質(zhì)吸熱而蒸發(fā)。蒸發(fā)而成為了高壓的工作媒質(zhì)w進入膨脹機106，在膨脹機106隔熱膨脹，通過其膨脹力驅動發(fā)電機108，使之進行發(fā)電。隔熱膨脹后的工作媒質(zhì)w在冷凝器110與冷卻媒質(zhì)進行熱交換，被冷卻媒質(zhì)冷卻而冷凝。冷凝了的工作媒質(zhì)w由流轉泵112向蒸發(fā)器104輸送。

二元發(fā)電即使是低溫熱源，也能夠發(fā)電，反之，由于是工作媒質(zhì)在閉環(huán)流轉的熱循環(huán)，所以，需要使用冷熱源的冷凝工序。冷凝工序一般來說是使用熱交換器，使工作媒質(zhì)和冷卻水熱交換，使工作媒質(zhì)冷凝，將冷凝了的工作媒質(zhì)由液泵向蒸發(fā)器輸送的工序。作為冷熱源使用地下水、河川水、自來水等，作為冷熱源的冷卻構件使用冷卻塔、冷卻器等的情況很多。但是，難以確保大量的水，而且，為了供給大量的冷卻水，需要大的泵動力，使實質(zhì)有效發(fā)電量明顯低下。另外，在使用河川水的情況下，存在治水權的問題，在使用自來水的情況下，自來水費巨大，在使用冷卻塔的情況下，存在電費巨大化等問題。

日本特開2011-214430號公報（專利文獻1）公開了在二元發(fā)電裝置中，將在利用側熱交換器被冷卻而溫度低下的工作媒質(zhì)液作為在冷凝器冷卻其它的工作媒質(zhì)的冷卻媒質(zhì)使用的冷凝機構。即、將在冷凝器液化了的工作媒質(zhì)液向去向蒸發(fā)器的流路和去向利用側熱交換器的流路這2個系統(tǒng)分配，使在蒸發(fā)器進行熱吸收而蒸發(fā)了的工作媒質(zhì)和在利用側熱交換器被冷卻了的工作媒質(zhì)在冷凝器直接接觸進行熱交換。

鑒于前述的當前的課題，需要不籌備大量的冷卻水，而使二元發(fā)電系統(tǒng)運行。為此，考慮在工作媒質(zhì)和冷卻媒質(zhì)之間，不僅進行顯熱熱交換，還進行可增加熱交換量的潛熱熱交換。

專利文獻1公開的冷凝機構是利用在利用側熱交換器被冷卻的工作媒質(zhì)液的冷凝潛熱，理論上不使用冷卻水的冷凝機構。但是，該冷凝機構由于分配量的變動、蒸發(fā)器中的工作媒質(zhì)的吸熱量以及利用側熱交換器中的工作媒質(zhì)的放熱量的變動，存在冷凝器中的熱交換量變動，不能構成熱效率好的蘭金循環(huán)的可能性。

本發(fā)明鑒于相關課題，以實現(xiàn)一種在像二元發(fā)電系統(tǒng)那樣，使用低沸點的工作媒質(zhì)，可使用低溫的熱源的動力產(chǎn)生裝置中，在冷凝工序不需要大量的冷卻水，為此，不需要移送大量的冷卻水的泵動力以及配管設備的動力產(chǎn)生裝置為目的。另外，以通過控制冷凝器的出口的工作媒質(zhì)的液化度，來構成熱效率好的蘭金循環(huán)為目的。

發(fā)明內(nèi)容

為了實現(xiàn)相關目的，本發(fā)明的動力產(chǎn)生裝置具備通過從工作媒質(zhì)流路的外部供給的加熱媒質(zhì)使工作媒質(zhì)蒸發(fā)的蒸發(fā)器、連接有例如發(fā)電機等從動機，將蒸發(fā)了的工作媒質(zhì)的膨脹力變換為旋轉力，使從動機驅動的膨脹機、通過從工作媒質(zhì)流路的外部供給的冷卻媒質(zhì)，使從膨脹機排出的工作媒質(zhì)冷凝的冷凝機構、對冷凝了的工作媒質(zhì)進行加壓并向蒸發(fā)器供給的流轉泵，冷凝機構由流動工作媒質(zhì)的至少1個熱交換管、向至少1個熱交換管中的1或多個熱交換管噴霧作為冷卻媒質(zhì)的冷卻水的冷卻水噴霧器、向上述1或多個熱交換管噴出周圍空氣，使附著在熱交換管的表面的冷卻水蒸發(fā)的冷卻風扇構成。